使用D触发器设计一个11001序列检测器讨论使用D触发器设计一个11001序列检测器,讨论序列可交迭(Overlap)检测和不可交迭检测在设计上的区别,讨论分别采用Mealy机设计和采用Moore机设计的区别,讨论未用状态的处理问题。【
要求
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】给出电路原理图或HDL代码,要求进行仿真,并给出仿真结果。1.原件介绍D触发器(74LS74)、“与”门(74LS08)、“或”门(74LS32)、“非”门(74LS04),集成电路引脚2.设计思路根据要求,设计的序列检测器有一个外部输入x和一个外部输出Z。输入和输出的逻辑关系为:当外部输入x第一个为"1",外部输出Z为"0";当外部输入x第二个为"1",外部输出Z为"0";当外部输入第三个x为"0",外部输出Z为"0",当外部输入第四个x为“0”,外部输出Z为0,当外部输入第五个x为“1”,外部输出Z为“1”。假定有一个外部输入x序列以及外部输出Z为:输入X011100101输出Y000000100要判别序列检测器是否连续接收了"11001",电路必须用不同的状态记载外部输入x的值。假设电路的初始状态为A,x 输入第一个"1",检测器状态由A装换到B,用状态B记载检测器接受了"11001"序列的第一个"1",这时外部输出Z=0;x输入第二个"1",检测器状态由B装换到C,用状态C记载检测器接了“11001”序列的第二个"1",外部输出Z=0;x输入第三个"0",检测器状态由C装换到D,外部输出Z=0;x输入第四个为“0”,检测器状态由D装换到E,外部输出Z=0;x输入第五个为“1”,检测器状态由E装换到F,外部输出Z=1。然后再根据外部输入及其他情况时的状态转移,写出相应的输出。以上
分析
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了序列检测器工作,由此可画出原始状态图。根据原始状态图可列出原始状态
表
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。0\00\00\01\10\01\01\0FEDCAB0\00\01\01\0状态转换表现态X01AA\0B\0BA\0C\0CD\0B\0DE\0A\0EA\0F\1ZAQ2Q1Q0000001010011100000000100001Q2*AQ2Q1Q0000001011010110000010100000Q1*AQ2Q1Q0000001011010110000100101100Q0*AQ2Q1Q0000001011010110000100110010得到状态方程和输出方程Z=AQ2*=Q1*=Q0*=D2=Q2*D1=Q1*D0=Q0*3.未用状态关于未用状态涉及到了D触发器自启动的检验:前一状态为111时,Q3*=A’;Q2*=0;Q1*=A,下一状态为有效状态。前一状态为110时,Q3*=A;Q2*=1;Q1*=1,对A值分类讨论:A=0,下一状态为有效状态;A=1,下一状态为111,再下一个状态为有效状态。4.实际代码设计与仿真MOORE机有交迭的程序设计library end if; when s1=> if din='1' then nst <=s2;else nst <= s0;end if; when s2=> if din='0' then nst <=s3;else nst <= s0;end if; when s3=> if din='0' then nst <=s4;else nst <= s0;end if; when s4=> if din='1' then nst <=s5;else nst <= s0;end if; when s5=> if din='1' then nst <=s2;else nst <= s0;end if; when others => nst <=s0;end case;end process;reg:process (clk,rst) begin--shixujincheng if rst='1' then st <=s0; elsif clk'event and clk='1' then st <= nst; end if; end process reg;sout <= '1' when st=s5 else '0';end behave; 仿真结果小的体现了交迭mealy有交迭的程序设计libraryieee;entityschk2isport(din,clk,rst:instd_logic;sout:outstd_logic);endschk2;architecturebehaveofschk2istypestatesis(s0,s1,s2,s3,s4,s5);signalst:states:=s0;beginprocess(clk,rst,st,din)beginifrst='1'thenst<=s0;elsifclk'eventandclk='1'thencasestiswhens0=>ifdin='1'thenst<=s1;elsest<=s0;endif;whens1=>ifdin='1'thenst<=s2;elsest<=s0;endif;whens2=>ifdin='0'thenst<=s3;elsest<=s0;endif;whens3=>ifdin='0'thenst<=s4;elsest<=s0;endif;whens4=>ifdin='1'thenst<=s5;elsest<=s0;endif;whens5=>ifdin='1'thenst<=s2;elsest<=s0;endif;whenothers=>st<=s0;endcase;if(st=s5)thensout<='1';elsesout<='0';endif;endif;endprocess;endbehave;实现检测11001的图体现交迭的图Mealy机无交叠的sif clk'event and clk='1' thencase st is when s0=> if din='1' then st <=s1; else st <= s0;end if; when s1=> if din='1' then st <=s2; else st <= s0;end if; when s2=> if din='0' then st <=s3; else st <= s0;end if; when s3=> if din='0' then st <=s4; else st <= s0;end if; when s4=> if din='1' then st <=s5; else st <= s0;end if; when s5=> if din='1' then st <=s0; else st <= s0;end if; when others => st <=s0;end case; if(st=s5) then sout<='1'; else sout <= '0';end if ; end if;end process;end behave; 体现没有交迭的Moore没有交迭的图end if; when s1=> if din='1' then nst <=s2;else nst <= s0;end if; when s2=> if din='0' then nst <=s3;else nst <= s0;end if; when s3=> if din='0' then nst <=s4;else nst <= s0;end if; when s4=> if din='1' then nst <=s5;else nst <= s0;end if; when s5=> if din='1' then nst <=s0;else nst <= s0;end if; when others => nst <=s0;end case;end process;reg:process (clk,rst) begin--shixujincheng if rst='1' then st <=s0; elsif clk'event and clk='1' then st <= nst; end if; end process reg;sout <= '1' when st=s5 else '0';end behave; 5.关于二者设计上的不同Mealy状态机与Moore有限状态机不同,Mealy有限状态机的输出不但与当前状态有关,而且与输入信号的当前值有关,所以在st的赋值上二者会有不同,Moore赋给nst(下一状态的),mealy给st。而且相比于Moore机mealy有一个时钟的延时,不过这样可以起到滤波的作用。